Апарат для точкового зварювання на основі Arduino Nano. Ультрабюджетне точкове зварювання літієвих акумуляторів будинку Зварювальний інвертор на ардуїно
До вашої уваги представлена схема зварювального інвертора, який ви можете зібрати своїми руками. Максимальний струм - 32 ампера, 220 вольт. Струм зварювання - близько 250 ампер, що дозволяє без проблем варити електродом п'ятою, довжина дуги 1 см, що переходить більше 1 см в низькотемпературну плазму. ККД джерела на рівні магазинних, а може й краще (мається на увазі інверторні).
На малюнку 1 наведено схему блоку живлення для зварювального.
Рис.1 Принципова схемаблоку живлення
Трансформатор намотаний на фериті Ш7х7 або 8х8
Первинка має 100 витків дроту ПЕВ 0.3мм
Вторинка 2 має 15 витків дроту ПЕВ 1мм
Вторинка 3 має 15 витків ПЕВ 0.2мм
Вторинка 4 та 5 по 20 витків дроту ПЕВ 0.35мм
Всі обмотки необхідно мотати на всю ширину каркаса, це дає відчутно більш стабільну напругу.
Рис.2 Принципова схема зварювального інвертора
На малюнку 2 – схема зварювальника. Частота – 41 кГц, але можна спробувати і 55 кГц. Трансформатор на 55кгц тоді 9 витків на 3 витки, для збільшення ПВ трансформатора.
Трансформатор на 41кгц - два комплекти Ш20х28 2000нм, зазор 0.05мм, газета прокладка, 12віт х 4віт, 10кв мм х 30 кв мм, мідною стрічкою (жерсть) у папері. Обмотки трансформатора зроблені з мідної жерсті товщиною 0.25 мм шириною 40мм, обгорнуті для ізоляції в папір від. касового апарату. Вторинка робиться з трьох шарів жерсті (бутерброд) розділених між собою фторопластовою стрічкою, для ізоляції між собою, кращої провідностівисокочастотних струмів, контактні кінці вторинки на виході трансформатора спаяні разом.
Дросель L2 намотаний на сердечнику Ш20х28, ферит 2000нм, 5 витків, 25 кв.мм, зазор 0.15 – 0.5мм (два шари паперу від принтера). Токовий трансформатор – датчик струму два кільця К30х18х7 первичка протягнутий провід через кільце, вторинка 85 витків провід завтовшки 0.5мм.
Складання зварювального
Намотування трансформатора
Намотування трансформатора потрібно робити за допомогою мідної жерсті товщиною 0.3мм і шириною 40мм, її потрібно обернути термопапером від касового апарату товщиною 0.05мм, цей папір міцний і не так рветься як звичайний при намотуванні трансформатора.
Ви скажете, а чому не намотати звичайним товстим дротом, а не можна тому що цей трансформатор працює на високочастотних струмах і ці струми витісняються на поверхню провідника і середину товстого дроту не задіє, що призводить до нагрівання, називається це явище Скін ефект!
І з ним треба боротися, просто треба робити провідник з великою поверхнею, ось тонка мідна бляха цим і володіє вона має велику поверхню по якій йде струм, а вторинна обмотка повинна складатися з бутерброда трьох мідних стрічок розділених фторопластової плівкою, вона тонша і обгорнуті всі ці шари в термопапір. Цей папір має властивість темніти при нагріванні, нам це не треба і погано, від цього не буде нехай так і залишиться головне, що не рветься.
Можна намотати обмотки проводом ПЕВ перетином 0.5…0.7мм що з кількох десятків жил, але це гірше, оскільки проводи круглі і з'єднуються між собою повітряними зазорами, які уповільнюють теплообмін і мають меншу загальну площу перерізу проводів разом узятих порівняно з бляхою на 30 %, яка може влізти вікна феритового осердя.
У трансформатора гріється не ферит, а обмотка тому потрібно дотримуватися цих рекомендацій.
Трансформатор і вся конструкція повинні обдуватися всередині корпусу вентилятором на 220 вольт 0.13 ампера або більше.
Конструкція
Для охолодження всіх потужних компонентів добре використовувати радіатори з вентиляторами від старих комп'ютерів Pentium 4 і Athlon 64. Мені ці радіатори дісталися з комп'ютерного магазину, що робить модернізацію, всього по 3…4$ за штуку.
Силовий косий міст потрібно робити на двох таких радіаторах, верхня частинамосту на одному, Нижня частинана іншому. Прикрутити на ці радіатори діоди мосту HFA30 та HFA25 через слюдяну прокладку. IRG4PC50W потрібно прикручувати без слюди через теплопровідну пасту КТП8.
Висновки діодів і транзисторів потрібно прикрутити на зустріч один одному на обох радіаторах, а між висновками та двома радіаторами вставити плату, що з'єднує ланцюги живлення 300вольт з деталями моста.
На схемі не зазначено потрібно на цю плату в живлення 300V припаяти 12 ... 14 штук конденсаторів по 0.15 мк 630 вольт. Це потрібно, щоб викиди трансформатора йшли в ланцюг живлення, усуваючи резонансні викиди струму силових ключів від трансформатора.
Решта мосту з'єднується між собою навісним монтажем провідниками невеликої довжини.
Ще на схемі показані снаббери, в них є конденсатори С15 С16, вони повинні бути марки К78-2 або СВВ-81. Будь-яке сміття туди ставити не можна, тому що снабери виконують важливу роль:
перша- вони глушать резонансні викиди трансформатора
друга- вони значно зменшують втрати IGBT при вимиканні, оскільки IGBT відкриваються швидко, а ось закриваютьсянабагато повільніше і під час закриття ємність С15 і С16 заряджається через діод VD32 VD31 довше ніж час закриття IGBT, тобто цей снаббер перехоплює всю міць на себе, не даючи виділятися теплу на ключі IGBT втричі, ніж було б без нього.
Коли IGBT швидко відкриваються,то через резистори R24 R25 снаббери плавно розряджаються і основна міць виділяється цих резисторах.
Налаштування
Подати живлення на ШИМ 15вольт і хоча б на один вентилятор для розряду ємності С6, що контролює час спрацьовування реле.
Реле К1 потрібно для замикання резистора R11 після того, коли зарядяться конденсатори С9 ... 12 через резистор R11 який зменшує сплеск струму при включенні зварювального в мережу 220вольт.
Без резистора R11 на пряму, при включенні вийшов би великий БАХ під час зарядки ємності 3000мк 400V, для цього цей захід і потрібний.
Перевірити спрацювання реле, що замикають резистор R11 через 2…10 секунд після подачі живлення на плату ШІМ.
Перевірити плату ШІМ на присутність прямокутних імпульсів HCPL3120, що йдуть до оптронів, після спрацьовування обох реле К1 і К2.
Ширина імпульсів має бути шириною щодо нульової паузи 44% нульова 66%
Перевірити драйвера на оптронах і підсилювачах провідних прямокутний сигнал амплітудою 15вольт переконається в тому, що напруга на затворах IGBT не перевищує 16вольт.
Подати 15 Вольт на міст для перевірки його роботи на правильність виготовлення мосту.
Струм споживання не повинен перевищувати 100мА на холостому ходу.
Переконається у правильному фразуванні обмоток силового трансформатора та трансформатора струму за допомогою двох променевого осцилографа.
Один промінь осцилографа на первинці, другий на вторинному, щоб фази імпульсів були однакові, різниця тільки в напрузі обмоток.
Подати на міст живлення від силових конденсаторів С9…С12 через лампочку 220вольт 150..200ват попередньо встановивши частоту ШИМ 55кГц підключити осцилограф на колектор емітер нижнього IGBT транзистора подивитися на форму сигналу, щоб не було сплесків напруги вище 3.
Почати знижувати тактову частоту ШІМ до появи на нижньому ключі IGBT невеликого загину говорить про перенасичення трансформатора, записати цю частоту на якій відбувся загин поділити її на 2 і результат додати до частоти перенасичення, наприклад перенасичення 30кГц ділимо на 2 = 1 , 45 це і є робоча частота трансформатора та ШІМу.
Струм споживання моста повинен бути близько 150ма і лампочка повинна ледве світитися, якщо вона світиться дуже яскраво, це говорить про пробої обмоток трансформатора або неправильно зібраний міст.
Підключити до виходу зварювального дротудовжиною не менше 2 метрів для створення додаткової індуктивності виходу.
Подати живлення на міст вже через чайник 2200ват, а на лампочку встановити силу струму на ШИМ мінімум R3 ближче до резистора R5, замкнути вихід зварювального проконтролювати напругу на нижньому ключі моста, щоб було не більше 360вольт по осцилографу, при цьому не повинно бути жодного шуму від трансформатора. Якщо він є - переконатися у правильній фазі трансформатора -датчика струму пропустити провід у зворотний бік через кільце.
Якщо шум залишився, то потрібно розташувати плату ШІМ та драйвера на оптронах подалі від джерел перешкод в основному силовий трансформатор та дросель L2 та силові провідники.
Ще при складанні мосту драйвера потрібно встановлювати поряд з радіаторами мосту над транзисторами IGBT і не ближче до резисторів R24 R25 на 3 сантиметри. З'єднання виходу драйвера та затвора IGBT мають бути короткими. Провідники, що йдуть від ШІМ до оптронів, не повинні проходити поруч із джерелами перешкод і повинні бути якомога коротшими.
Усе сигнальні дротивід струмового трансформатора і йдуть до оптронів від ШІМ повинні бути скручені, щоб знизити рівень перешкод і бути якомога коротшими.
Далі починаємо підвищувати струм зварювального за допомогою резистора R3 ближче до резистори R4 вихід зварювального замкнутий на ключі нижнього IGBT, ширина імпульсу трохи збільшується, що свідчить про роботу ШІМ. Струм більше - ширина більше, ток менше - ширина менше.
Ніякого шуму не повинно бути інакше вийдуть з ладуIGBT.
Додавати струм і слухати, дивитися осцилограф на перевищення напруги нижнього ключа, щоб не вище 500 вольт, максимум 550 вольт у викиді, але зазвичай 340 вольт.
Дійти до струму, де ширина різко стає максимальною мовою, що чайник не може дати максимальний струм.
Все тепер на пряму без чайника йдемо від мінімуму до максимуму, дивитися осцилограф і слухати, щоб було тихо. Дійти до максимального струму, ширина повинна збільшитися, викиди в нормі, не більше 340вольт зазвичай.
Починати варити на початку 10 секунд. Перевіряємо радіатори, потім 20 секунд, теж холодні і 1 хвилину трансформатор теплий, спалити 2 довгі електроди 4мм трансформатор гіркуватий
Радіатори діодів 150ebu02 помітно нагрілися після трьох електродів, варити вже важко, людина втомлюється, хоча вариться класно, трансформатор гаряченький, та й так уже не хто не варить. Вентилятор через 2 хвилини трансформатор доводить до теплого стану і можна варити знову до опупіння.
Нижче ви можете завантажити друковані плати у форматі LAY та ін.
Євген Родіков (evgen100777 [собака] rambler.ru).З усіх питань при складанні зварювальника пишіть на E-Mail.
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Блок живлення | |||||||
| Лінійний регулятор | LM78L15 | 2 | До блокноту | ||||
| AC/DC перетворювач | TOP224Y | 1 | До блокноту | ||||
| ІВ джерела опорної напруги | TL431 | 1 | До блокноту | ||||
| Випрямний діод | BYV26C | 1 | До блокноту | ||||
| Випрямний діод | HER307 | 2 | До блокноту | ||||
| Випрямний діод | 1N4148 | 1 | До блокноту | ||||
| Діод Шоттки | MBR20100CT | 1 | До блокноту | ||||
| Захисний діод | P6KE200A | 1 | До блокноту | ||||
| Діодний міст | KBPC3510 | 1 | До блокноту | ||||
| Оптопара | PC817 | 1 | До блокноту | ||||
| C1, C2 | 10мкФ 450В | 2 | До блокноту | ||||
| Електролітичний конденсатор | 100мкФ 100В | 2 | До блокноту | ||||
| Електролітичний конденсатор | 470мкФ 400В | 6 | До блокноту | ||||
| Електролітичний конденсатор | 50мкФ 25В | 1 | До блокноту | ||||
| C4, C6, C8 | Конденсатор | 0.1мкФ | 3 | До блокноту | |||
| C5 | Конденсатор | 1нФ 1000В | 1 | До блокноту | |||
| С7 | Електролітичний конденсатор | 1000мкФ 25В | 1 | До блокноту | |||
| Конденсатор | 510 пФ | 2 | До блокноту | ||||
| C13, C14 | Електролітичний конденсатор | 10 мкФ | 2 | До блокноту | |||
| VDS1 | Діодний міст | 600В 2А | 1 | До блокноту | |||
| NTC1 | Терморезистор | 10 Ом | 1 | До блокноту | |||
| R1 | Резистор | 47 ком | 1 | До блокноту | |||
| R2 | Резистор | 510 Ом | 1 | До блокноту | |||
| R3 | Резистор | 200 Ом | 1 | До блокноту | |||
| R4 | Резистор | 10 ком | 1 | До блокноту | |||
| Резистор | 6.2 Ом | 1 | До блокноту | ||||
| Резистор | 30Ом 5Вт | 2 | До блокноту | ||||
| Зварювальний інвертор | |||||||
| ШИМ контролер | UC3845 | 1 | До блокноту | ||||
| VT1 | MOSFET-транзистор | IRF120 | 1 | До блокноту | |||
| VD1 | Випрямний діод | 1N4148 | 1 | До блокноту | |||
| VD2, VD3 | Діод Шоттки | 1N5819 | 2 | До блокноту | |||
| VD4 | Стабілітрон | 1N4739A | 1 | 9В | До блокноту | ||
| VD5-VD7 | Випрямний діод | 1N4007 | 3 | Для зниження напруги | До блокноту | ||
| VD8 | Діодний міст | KBPC3510 | 2 | До блокноту | |||
| C1 | Конденсатор | 22 нФ | 1 | До блокноту | |||
| C2, C4, C8 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | До блокноту | |||
| C3 | Конденсатор | 4.7 нФ | 1 | До блокноту | |||
| C5 | Конденсатор | 2.2 нФ | 1 | До блокноту | |||
| C6 | Електролітичний конденсатор | 22 мкФ | 1 | До блокноту | |||
| C7 | Електролітичний конденсатор | 200 мкФ | 1 | До блокноту | |||
| C9-C12 | Електролітичний конденсатор | 3000мкФ 400В | 4 | До блокноту | |||
| R1, R2 | Резистор | 33 ком | 2 | До блокноту | |||
| R4 | Резистор | 510 Ом | 1 | До блокноту | |||
| R5 | Резистор | 1.3 ком | 1 | До блокноту | |||
| R7 | Резистор | 150 Ом | 1 | До блокноту | |||
| R8 | Резистор | 1Ом 1Ватт | 1 | До блокноту | |||
| R9 | Резистор | 2 МОм | 1 | До блокноту | |||
| R10 | Резистор | 1.5 ком | 1 | До блокноту | |||
| R11 | Резистор | 25Ом 40Ватт | 1 | До блокноту | |||
| R3 | Підстроювальний резистор | 2.2 ком | 1 | До блокноту | |||
| Підстроювальний резистор | 10 ком | 1 | До блокноту | ||||
| K1 | Реле | 12В 40А | 1 | До блокноту | |||
| K2 | Реле | РЕМ-49 | 1 | До блокноту | |||
| Q6-Q11 | IGBT-транзистор | IRG4PC50W | 6 | ||||
У деяких випадках замість паяння вигідніше використовувати точкове зварювання. Наприклад, такий спосіб може стати в нагоді для ремонту акумуляторних батарей, що складаються з декількох акумуляторів. Паяння викликає надмірне нагрівання осередків, що може призвести до виходу їх з ладу. А от точкова зварканагріває елементи не так сильно, оскільки діє відносно нетривалий час.
Для оптимізації всього процесу у системі використовується Arduino Nano. Це блок керування, який дозволяє ефективно управляти енергопостачанням установки. Таким чином, кожне зварювання є оптимальним для конкретного випадку, і енергії споживається стільки, скільки необхідно, не більше і не менше. Контактними елементами тут є мідний провід, а енергія надходить від звичайного автомобільного акумулятора, або двох, якщо потрібно струм більшої сили.
Поточний проект є майже ідеальним із погляду складності створення/ефективності роботи. Автор проекту показав основні етапи створення системи, виклавши всі дані на Instructables.
За словами автора, стандартної батареї вистачає для точкового зварювання двох нікелевих смуг завтовшки 0.15 мм. Для більш товстих смуг металу потрібно дві батареї, зібраних у схему паралельно. Час імпульсу зварювального апарату налаштовується і становить від 1 до 20 мс. Цього цілком достатньо для зварювання нікелевих смуг, описаних вище.
Плату автор рекомендує робити на замовлення у виробника. Вартість замовлення 10 подібних плат – близько 20 євро.
Під час зварювання обидві руки будуть зайняті. Як керувати всією системою? Звичайно, за допомогою ножного перемикача. Він дуже простий.
А ось результат роботи:
Таймер реле часу є пристрій, з якого можна здійснювати регулювання часу впливу струму, імпульсу. Таймер реле часу для точкового зварювання відміряє тривалість впливу зварювального струму на деталі, що з'єднуються, періодичність його виникнення. Цей пристрій використовується для автоматизації зварювальних процесів, виробництва зварювального шва, з метою створення різноманітних конструкційз листового металу. Воно здійснює керування електричним навантаженням відповідно до заданої програми. Програмується реле часу для контактного зварювання у суворій відповідності до інструкції. Цей процес полягає у встановленні часових інтервалів між певними діями, а також часу дії зварювального струму.
Принцип роботи
Дане реле часу для точкового зварювання зможе здійснювати увімкнення та вимкнення пристрою в заданому режимі з певною періодичністю на постійній основі. Якщо говорити простіше, воно здійснює змикання і розмикання контактів. За допомогою датчика повороту здійснюється налаштування проміжків часу в хвилинах і секундах після закінчення, якого необхідно увімкнути або вимкнути зварювання.
Дисплей служить для відображення інформації про поточний час включення, період впливу на метал зварювального апарата, кількість хвилин і секунд до включення або вимкнення.
Види таймерів для точкового зварювання
На ринку можна знайти таймери із цифровим або аналоговим програмованим. Реле, що використовуються в них, бувають різних типів, але найпоширенішими та недорогими є електронні пристрої. Їх принцип роботи ґрунтується на спеціальній програмі, яка записана на мікроконтролері. З його допомогою можна регулювати час затримки або включення.
В даний час можна придбати реле часу:
- з витримкою відключення;
- із затримкою на включення;
- налаштований на встановлений час після подачі напруги;
- налаштований на встановлений час після подачі імпульсу;
- генератор тактовий.
Комплектуюче для створення реле часу
Для створення таймера реле часу для точкового зварювання знадобляться такі деталі:
- платня Arduino Uno для здійснення програмування;
- плата прототипу або Sensor shield – забезпечує полегшення з'єднання, встановлених датчиків з платою;
- дроти на кшталт мама-мама;
- дисплей, на якому можуть відображатися щонайменше два рядки з 16 символів у рядку;
- реле, що здійснює перемикання навантаження;
- датчик кута повороту, обладнаний кнопкою;
- блок живлення для забезпечення постачання пристрою електричним струмом(при проведенні випробувань можна запитати його через кабель USB).
Особливості створення таймера реле часу для точкового зварювання на платі arduino
Для його виготовлення необхідно чітко дотримуватися схеми.
При цьому плату arduino uno, що часто застосовується, краще буде замінити на arduino pro mini так як вона має істотно менший розмір, коштує дешевше і при цьому значно легше здійснити припаювання проводів.
Після збору всіх складових частинтаймера для контактного зварювання на ардуїно потрібно припаяти дроти, які з'єднують плату з рештою цього пристрою. Усі елементи необхідно очистити від нальоту та іржі. Це значно підвищить час експлуатації таймера реле.
Потрібно підібрати потрібний корпус і зібрати всі елементи в ньому. Він забезпечить влаштуванню пристойний зовнішній вигляд, захист від випадкових ударів та механічних впливів.
На завершення необхідно здійснити монтаж вмикача. Він знадобиться, якщо господар зварювання вирішить на тривалий час залишити його без нагляду, щоб не допустити спалаху, пошкодження майна у разі виникнення надзвичайних ситуацій. З його допомогою залишаючи приміщення, будь-який користувач зможе без особливих зусильвимкнути пристрій.
"Зверніть увагу!
Таймер для контактного зварювання на 561 є більш просунутим пристроєм, оскільки створений на новому мікроконтролері. Він дозволяє більш точно відміряти час, встановлювати періодичність увімкнення та вимкнення пристрою.»
Таймер для контактного зварювання на 555 не такий досконалий та має урізаний функціонал. Але нерідко використовується для створення таких пристроїв, оскільки є дешевшим.
Щоб краще зрозуміти, як створити зварювальний апарат, варто зв'язатися зі співробітниками компанії. Крім цього пропонуємо розглянути схему створення цього пристрою. Вона допоможе зрозуміти принцип функціонування апарату, що й куди потрібно припаяти.
Висновок
Таймер для точкового зварювання на ардуїно є точним і якісним пристроєм, що при належних експлуатаціях, прослужить довгі роки. Він є достатньо простим пристроєм, тому легко може бути змонтований на будь-якому зварюванні. Крім цього, таймер точкового зварювання легкий у догляді. Він працює навіть у лютий мороз, на нього практично ніяк не впливають негативні прояви природного середовища.
Зібрати пристрій можна власноруч або звернеться до професіоналів. Останній варіант кращий, оскільки гарантовано забезпечує кінцевий результат. Компанія проведе тестування елементів пристрою, виявить неполадки, усуне їх, відновивши таким чином його працездатність.
Вітання, мозки! Представляю вашій увазі апарат для точкового зварювання на базі мікроконтролера Arduino Nano.
Даний апарат можна використовувати для приварювання пластин або провідників, наприклад до контактів акумулятора 18650. Для проекту нам знадобиться джерело живлення напругою 7-12 В (рекомендується 12 В), а також автомобільний акумуляторнапругою 12 як джерела електроживлення самого зварювального апарату. Зазвичай стандартний акумулятор має ємність 45 А/год, що цілком достатньо для приварювання нікелевих пластин завтовшки 0,15 мм. Для приварювання товстіших нікелевих пластин вам знадобиться акумулятор більшої ємності або два з'єднаних паралельно.
Зварювальний апарат генерує подвійний імпульс, де значення першого становить 1/8 частину від другого за тривалістю.
Тривалість другого імпульсу регулюється за допомогою потенціометра і відображається на екрані мілісекундах, тому дуже зручно регулювати тривалість даного імпульсу. Діапазон регулювання від 1 до 20 мс.
Перегляньте відео, де детально показаний процес створення пристрою.
Крок 1: Виготовлення друкованої плати
Для виготовлення друкованої плати можна використовувати файли Eagle, які доступні за наступною .
Найпростіший спосіб – це замовити плати у виробників друкованих плат. Наприклад, на веб-сайті pcbway.com. Тут можна придбати 10 плат за ціною приблизно 20€.
Але якщо ви звикли робити все самостійно, тоді для виготовлення прототипу плати використовуйте схеми і файли, що додаються.
Крок 2: Встановлення компонентів на плати та припаювання провідників
Процес встановлення та припаювання компонентів досить стандартний і простий. Встановлюйте спочатку невеликі компоненти, а потім більші.
Наконечники зварювального електродазроблені з твердої мідного дротуперетином 10 квадратних міліметрів. Для кабелів використовуйте гнучкі мідні дротиперетином 16 квадратних міліметрів.
Крок 3: Ножний вимикач
Для керування зварювальним апаратомвам знадобиться ножний вимикач, оскільки обидві руки використовуються для утримання наконечників зварювального електрода на місці.
З цією метою я взяв дерев'яну коробку, в яку встановив вказаний вище вимикач.
Прийшов знайомий, приніс два ЛАТРи і поцікавився, а чи можна з них зробити споттер? Зазвичай, почувши подібне запитання, на думку спадає анекдот про те, як один сусід цікавиться в іншого, чи вміє той грати на скрипці і у відповідь чує «Не знаю, не пробував» - так от і у мене виникає така ж відповідь – не знаю , напевно "так", а що таке "споттер"?
Загалом, поки закипав і заварювався чай, вислухав невелику лекцію про те, що не треба займатися тим, чим займатися не треба, що треба бути ближчими до народу і тоді до мене потягнуться люди, а також коротко поринув у історію авторемонтних майстерень, проілюстровану смачними байками з життя «костоправів» та «бляхарів». Після чого зрозумів, що споттер - це такий невеликий "зварювальник", що працює за принципом апарату точкового зварювання. Використовується для «прихоплення» металевих шайб та інших дрібних. кріпильних елементівдо пом'ятого корпусу автомобіля, за допомогою яких потім виправляється деформована жерсть. Щоправда, там ще зворотний молотокПотрібен, але кажуть, що це вже не моя турбота – від мене потрібна лише електронна частина схеми.
Подивившись у мережі схеми споттерів, стало зрозуміло, що потрібен одновібратор, який «відкриватиме» на короткий час симистор і подаватиме напругу на силовий трансформатор. Вторинна обмотка трансформатора повинна видавати напругу 5-7 з струмом, достатнім для «прихоплювання» шайб.
Для утворення імпульсу керування симістором використовуються різні способи– від простого розряду конденсатора до застосування мікроконтролерів із синхронізацією до фаз напруги. Нас цікавить та схема, що простіше – нехай буде "з конденсатором".
Пошуки «в тумбочці» показали, що крім пасивних елементів, є відповідні симістори і тиристори, і навіть безліч інший «дрібнички» - транзистори і реле різні робочі напруги ( рис.1). Шкода, що оптронів немає, але можна спробувати зібрати перетворювач імпульсу розряду конденсатора в короткий «прямокутник», що включає реле, яке своїм контактом замикається відкривати і закривати симістор.
Також під час пошуку деталей знайшлося кілька блоків живлення з вихідними постійними напругами від 5 до 15 В – вибрали промисловий з «радянських» часів під назвою БП-А1 9В/0,2А ( рис.2). При навантаженні у вигляді резистора 100 Ом блок живлення видає напругу близько 12 (виявилося, що вже перероблений).
Вибираємо з наявного електронного «сміття» симістори ТС132-40-10, 12-тивольтове реле, беремо кілька транзисторів КТ315, резисторів, конденсаторів і починаємо макетувати та перевіряти схему (на рис.3один із етапів налаштування).
Те, що в результаті вийшло, показано на малюнку 4. Все досить просто - при натисканні на кнопку S1 конденсатор С1 починає заряджатися і на його правому виведенні з'являється позитивна напруга, що дорівнює напруги живлення. Ця напруга, пройшовши через струмообмежувальний резистор R2, надходить на базу транзистора VT1, що відкривається і на обмотку реле К1 надходить напруга і в результаті контакти реле К1.1 замикаються, відкриваючи симистор Т1.
У міру заряду конденсатора С1, напруга на його правому виведенні плавно зменшується і при досягненні рівня менше напруги відкривання транзистора, транзистор закриється, обмотка реле знеструмиться, контакт К1.1, що розімкнувся, перестане подавати напругу на керуючий електрод симістора і він по закінченні поточної напів . Діоди VD1 та VD2 стоять для обмеження виникаючих імпульсів при відпусканні кнопки S1 та при знеструмленні обмотки реле К1.
В принципі, все так і працює, але при контролі часу відкритого стану симистора виявилося, що він досить сильно гуляє. Здавалося б, навіть з урахуванням можливих змін усіх затримок включення-вимкнення в електронному та механічному ланцюгах воно має бути не більше 20 мс, але насправді виходило в рази більше і плюс до цього, то імпульс триває на 20-40 мс довше, а то й на всі 100 мс.
Після невеликих експериментів з'ясувалося, що ця зміна ширини імпульсу в основному пов'язана зі зміною рівня напруги схеми живлення і з роботою транзистора VT1. Перше «вилікувалося» установкою навісним монтажем усередині блоку живлення найпростішого параметричного стабілізатора, що складається з резистора, стабілітрона та силового транзистора ( рис.5). А каскад на транзисторі VT1 був замінений тригером Шмітта на 2-х транзисторах та встановленням додаткового емітерного повторювача. Схема набула вигляду, показаного на малюнку 6.
Принцип роботи залишився тим самим, додано можливість дискретної зміни тривалості імпульсу перемикачами S3 та S4. Тригер Шмітта зібраний на VT1 і VT2, його «поріг» можна міняти в невеликих межахзміною опорів резисторів R11 чи R12.
При макетуванні та перевірці роботи електронної частини споттера було знято кілька діаграм, за якими можна оцінити часові інтервали та затримки фронтів, що виникають. У схемі в цей час стояв конденсатор ємністю 1 мкФ і резистори R7 і R8 мали опір 120 кОм і 180 кОм відповідно. на малюнку 7зверху показано стан на обмотці реле, внизу – напруга на контактах при комутації резистора, підключеного до +14,5 (файл для перегляду програмою знаходиться в архівному додатку до тексту, напруги знімалися через резисторні дільники з випадковими коефіцієнтами поділу, тому шкала «Volts» не відповідає дійсності). Тривалість всіх імпульсів живлення реле становила приблизно 253...254 мс, час комутації контактів - 267...268 мс. «Розширення» пов'язане із збільшенням часу відключення – це видно по малюнкам 8і 9 при порівнянні різниці, що виникає при замиканні та розмиканні контактів (5,3 мс проти 20 мс).
Для перевірки тимчасової стабільності утворення імпульсів було проведено чотири послідовні включення з контролем напруги в навантаженні (файл у тому ж додатку). На узагальненому малюнку 10видно, що всі імпульси в навантаженні досить близькі за тривалістю - близько 275 ... 283 мс і залежать від того, на яке місце напівхвилі напруги мережі припав момент включення. Тобто. максимальна теоретична нестабільність вбирається у часу однієї напівхвилі мережного напруги – 10 мс.
При встановленні R7 = 1 кОм і R8 = 10 кОм при С1 = 1 мкФ вдалося отримати тривалість одного імпульсу менше одного напівперіоду напруги. При 2 мкФ – від 1 до 2 періодів, за 8 мкФ – від 3 до 4 (файл у додатку).
У остаточний варіантспоттера були встановлені деталі з номіналами, вказаними на малюнку 6. Те, що вийшло на вторинній обмотці силового трансформатора, показано на малюнку 11. Тривалість найкоротшого імпульсу (першого на малюнку) близько 50...60 мс, другого - 140...150 мс, третього - 300...310 мс, четвертого - 390...400 мс (при ємності конденсатора, що час задає, в 4 мкФ, 8 мкФ, 8 16 мкФ).
Після перевірки електроніки саме час зайнятися «залізом».
Як силовий трансформатор був використаний 9-тіамперний ЛАТР (правий на Мал. 12). Його обмотка виконана дротом діаметром близько 1,5 мм ( рис.13) і магнітопровід має внутрішній діаметр, достатній для намотування 7 витків з 3-х паралельно складених алюмінієвих шин загальним перетином близько 75-80 кв.мм.
Розбирання ЛАТР-а проводимо акуратно, про всяк випадок весь конструктив «фіксуємо» на фото і «змальовуємо» висновки ( рис.14). Добре, що товстий провід – зручно вважати витки.
Після розбирання уважно оглядаємо обмотку, очищаємо її від пилу, сміття та залишків графіту за допомогою малярського пензля з жорстким ворсом та протираємо м'якою тканиноюзлегка змоченою спиртом.
Підпаюємо до виведення «А» п'ятиамперний скляний запобіжник, підключаємо тестер до «серединного» виводу котушки «Г» і подаємо напругу 230 на запобіжник і висновок «безіменний». Тестер показує напругу близько 110 В. Нічого не гуде і не гріється – можна вважати, що трансформатор нормальний.
Потім первинну обмотку обмотуємо фторопластової стрічкою з таким нахльостом, щоб виходило не менше двох-трьох шарів ( рис.15). Після цього мотаємо пробну вторинну обмотку з кількох витків гнучким дротом в ізоляції. Подавши харчування та заміривши на цій обмотці напругу, визначаємо потрібна кількістьвитків для отримання 6 ... 7 В. У нашому випадку вийшло так, що при подачі 230 В на висновки "Е" і "безіменний" 7 В на виході виходить при 7 витках. При подачі харчування на «А» та «безіменний» отримуємо 6,3 В.
Для вторинної обмотки використовувалися алюмінієві шини "ну дуже б/у" - вони були зняті зі старого трансформатора зварювального і місцями зовсім не мали ізоляції. Для того, щоб витки не замикалися між собою, шини довелося обмотати стрічкою-серп'янкою ( рис.16). Обмотка велася так, щоб вийшло два-три шари покриття.
Після намотування трансформатора та перевірки працездатності схеми на робочому столі, всі деталі споттера були встановлені у відповідний за розмірами корпус (схоже, що теж від якогось ЛАТР-а – рис.17).
Висновки вторинної обмотки трансформатора затиснуті болтами та гайками М6-М8 та виведені на передню панель корпусу. До цих болтів з іншого боку передньої панелі кріпляться силові дроти, що йдуть до корпусу автомобіля та «зворотного молотка». Зовнішній виглядна стадії домашньої перевірки показано на малюнку 18. Вгорі зліва розташовані індикатор напруги мережі La1 і мережевий вимикач S1, а праворуч - перемикач напруги імпульсу S5. Він комутує підключення до мережі або виведення "А", або виведення "Е" трансформатора.
Рис.18 
Внизу знаходяться роз'єм для кнопки S2 та висновки вторинної обмотки. Перемикачі тривалості імпульсу встановлені в самому низу корпусу під відкидною кришкою (Рис.19).
Всі інші елементи схеми закріплені на днищі корпусу та передній панелі ( рис.20, рис.21, рис.22). Виглядає не дуже акуратно, але головним завданням було зменшення довжини провідників з метою зменшення впливу електромагнітних імпульсів на електронну частину схеми.
Друкована плата не розлучалася – всі транзистори та їх «обв'язування» припаяні до макетної платизі склотекстоліту, з фольгою, порізаною на квадратики (видна на рис.22).
Вимикач живлення S1 - JS608A, що допускає комутацію 10 А струмів ("парні" висновки запаралелені). Другого такого вимикача не знайшлося і S5 поставили ТП1-2, його висновки теж запаралелені (якщо користуватися ним при вимкненому мережевому живленні, він може пропускати через себе досить великі струми). Перемикачі тривалості імпульсу S3 та S4 - ТП1-2.
Кнопка S2 – КМ1-1. Роз'єм для підключення проводів кнопки – COM (DB-9).
Індикатор La1 – ТН-0.2 у відповідній настановній фурнітурі.
на малюнках 23, 24 , 25 показані фотографії, зроблені під час перевірки працездатності споттера – меблевий куточок розмірами 20х20х2 мм точково приварювався до жерстяної пластини завтовшки 0,8 мм (панель кріплення від комп'ютерного корпусу). Різні розміри«п'ятачків» на рис.23і рис.24– це при різних «варильних» напругах (6 і 7 В). Меблевий куточок в обох випадках приварюється міцно.
на рис.26показано Зворотній бікпластини і видно, що вона прогрівається наскрізь, фарба підгоряє та відлітає.
Після того, як віддав споттер знайомому, він приблизно через тиждень зателефонував, сказав, що зворотний «молоток» зробив, підключив та перевірив роботу всього апарату – все нормально, все працює. Виявилося, імпульси великої тривалості в роботі не потрібні (тобто елементи S4, С3, С4, R4 можна не ставити), але є потреба підключення трансформатора до мережі безпосередньо. Наскільки я зрозумів це для того, щоб за допомогою вугільних електродів можна було прогрівати поверхню пом'ятого металу. Зробити подачу харчування «безпосередньо» нескладно - поставили перемикач, що дозволяє замикати «силові» висновки симістора. Трохи бентежить недостатньо великий сумарний перетин жив у вторинній обмотці (за розрахунками треба більше), але раз минуло вже більше двох тижнів, а господар апарату попереджений про «слабкість обмотки» і не дзвонить, отже, нічого страшного не сталося.
Під час експериментів зі схемою було перевірено варіант симістора, зібраного з двох тиристорів Т122-20-5-4 (їх видно на малюнку 1на задньому плані). Схема включення показана на рис.27, діоди VD3 та VD4 - 1N4007.
Література:
- Горошков Б.І., « Радіоелектронні пристрої», Москва, «Радіо та зв'язок», 1984.
- Масова радіобібліотека, Я.С. Кублановський, «Тиристорні пристрої», М., «Радіо та зв'язок», 1987, вип.1104.
Андрій Гольцов, м. Іскітім.
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| До малюнку №6 | |||||||
| VT1, VT2, VT3 | Біполярний транзистор | КТ315Б | 3 | До блокноту | |||
| T1 | Тиристор & Сімістор | ТС132-40-12 | 1 | До блокноту | |||
| VD1, VD2 | Діод | КД521Б | 2 | До блокноту | |||
| R1 | Резистор | 1 ком | 1 | 0,5 Вт | До блокноту | ||
| R2 | Резистор | 330 ком | 1 | 0,5 Вт | До блокноту | ||
| R3, R4 | Резистор | 15 ком | 2 | 0,5 Вт | До блокноту | ||
| R5 | Резистор | 300 Ом | 1 | 2 Вт | До блокноту | ||
| R6 | Резистор | 39 Ом | 1 | 2 Вт | До блокноту | ||
| R7 | Резистор | 12 ком | 1 | 0,5 Вт | До блокноту | ||
| R8 | Резистор | 18 ком | 1 | 0,5 Вт | |||